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RÉSUMÉ
L’industrie agroalimentaire cherche à mettre au point des techniques analytiques rapides, fiables et peu coûteuses pour contrôler la qualité des aliments et des produits alimentaires. Parmi les méthodes développées, celle des biocapteurs donne des résultats prometteurs, notamment sur l’analyse des contaminants des aliments (toxines, pesticides, résidus médicamenteux, microorganismes pathogènes...). Grâce à l’association d’un élément sélectif biologique de reconnaissance (anticorps, enzyme, ADN, cellule...) et un transducteur, le biocapteur permet de détecter et de quantifier rapidement certains constituants des matrices alimentaires. Compacts, ils présentent une spécificité et une sensibilité élevées, et la possibilité d’être portables.
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Didier DUPONT : Chargé de recherche à l’Institut national de la recherche agronomique (INRA) - Unité de recherches en technologie et analyse (URTAL)
INTRODUCTION
L’industrie agroalimentaire a besoin de techniques analytiques pour contrôler ses procédés de transformation et vérifier la composition et la qualité des produits générés. Ces techniques doivent être rapides, justes, spécifiques et peu coûteuses. Les biocapteurs, qui combinent un élément sélectif biologique de reconnaissance (anticorps, enzyme, ADN, cellule…) et un transducteur, présentent ces qualités. Des biocapteurs permettant la détection et/ou la quantification de sucres, acides, alcools, édulcorants et acides aminés dans les aliments sont utilisés dans l’industrie agroalimentaire depuis plusieurs années. Plus récemment, de nouvelles applications portant sur les contaminants des aliments (toxines, pesticides, résidus médicamenteux, microorganismes pathogènes…) ont été développées. Toutefois, des efforts considérables restent à faire pour que ces techniques soient utilisées en routine sur ce type d’applications.
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Les différents types de ligands
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1. Objectif
L’industrie agroalimentaire a de plus en plus besoin de techniques analytiques fiables et peu coûteuses pour contrôler la qualité des aliments et des produits alimentaires. Ce besoin provient d’une part d’une demande des organismes de régulation mais aussi d’un plus grand intérêt porté par le consommateur à la composition des produits qu’il consomme. Les aliments font maintenant l’objet d’un étiquetage détaillé de leurs constituants majeurs et mineurs (arômes artificiels, édulcorants, agents antimicrobiens, allergènes, glucose dans les sucres et sirops, alcool dans les vins, peroxyde d’hydrogène et sulfites en conservateurs, antibiotiques dans le lait, glutamate, vitamines…). La contribution des techniques analytiques devient de plus en plus importante pour le contrôle des matières premières, la vérification du contenu des produits et l’évaluation de leur fraîcheur.
De nombreuses méthodes ont été développées et appliquées à l’analyse des aliments permettant d’obtenir des informations sur leur caractéristiques physiques et chimiques y compris sur leur teneur en contaminants. Cependant, les méthodes conventionnelles telles que la chromatographie sont lourdes à mettre en œuvre, nécessitent un prétraitement de l’échantillon, des équipements coûteux et des produits chimiques de haute pureté pour les phases mobiles.
Les biocapteurs, qui allient un élément biologique sélectif (anticorps, enzyme, cellule…) à un transducteur, permettent de quantifier rapidement certains constituants des matrices alimentaires et devraient ainsi jouer un rôle prépondérant dans le contrôle de la qualité des aliments. Leur caractère compact, leur grande spécificité, leur sensibilité et la possibilité qu’ils ont d’être portables sont autant de raisons qui permettent de penser qu’ils pourraient, à long terme, supplanter les techniques existantes.
Depuis le travail pionnier de Clark & Lyons [1], les technologies des biocapteurs ont formidablement évolué. Néanmoins, bien que les efforts de recherche aient été considérables, peu d’importance a été apportée à leurs conditions d’utilisation sur le terrain. Dans de nombreux cas, les biocapteurs n’ont pas été éprouvés sur des échantillons réels et un fossé existe toujours entre les développements académiques de biocapteurs et leurs applications pratiques. Une autre déception...
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ANNEXES
L’industrie des biocapteurs est en pleine croissance. Le marché comporte 4 segments : médical, environnemental, agroalimentaire et militaire, les applications dans le domaine médical étant très majoritaires (90 % des ventes correspondent à celles de biocapteurs détectant le glucose).
Du côté de l’agroalimentaire, c’est dans le domaine de la détection des pathogènes que le marché est le plus important. Aux États-Unis, une étude récente indique que l’industrie agroalimentaire américaine pratique chaque année plus de 144 millions de tests microbiologiques (dont 16,3 % pour la recherche de pathogènes, 15,7 % pour les champignons et levures et 30,8 % pour les coliformes et E. coli). En 2000, 27,5 millions de tests de détection des pathogènes ont été effectués et ce chiffre devrait dépasser 34 millions en 2005, ce qui représente un marché de 192 millions de dollars. Au niveau des pathogènes, la détection des bactéries elles-mêmes représente 82 % du marché, la quantification des toxines produites ne représentant que 15 %.
Pour la détection des pesticides, ce marché devrait s’élever à 13 millions de dollars en 2005. Toutefois, c’est surtout pour la détection des OGM que le marché devrait connaître la plus forte progression (13,6 % par an) pour atteindre 34 millions de dollars en 2005.
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